盾构施工总结

年5月29日盾构施工总结文档仅供参考目录1施工工艺流程 22盾构简介 23关键节点验收 43.1 盾构机适应性分析论证及安全评估 43.2 盾构施工方案审查、论证 43.3 盾构机调试验收 53.4 盾构开工条件验收 53.5 盾构百环验收 64施工工艺 64.1端头加固 64.2盾构组装调试 154.3盾构始发 254.4盾构试掘进 304.5盾构的正常掘进 334.6 管片安装 384.7 同步注浆及二次注浆 404.8 盾构到达 434.9 盾构拆卸及吊出 454.10 施工运输 474.11 施工通风及洞内管线布置 474.12 管片检验与修补 484.13 盾构隧道防水施工 504.14 盾构隧道洞门施工 544.15 联络通道施工 574.16 特殊工况下盾构掘进技术 645盾构施工质量标准及控制要点 685.1 盾构吊装调试 685.2 盾构始发 715.3 盾构掘进 725.4 盾构到达 765.5 盾构吊拆 785.6 附属工程 795.7 联络通道 826盾构施工质量通病预防措施及补救方法 846.1 盾构进、出洞 846.2 盾构掘进 896.3 隧道压浆 946.4 管片拼装 976.5 管片防水施工 1041施工工艺流程盾构区间总体施工流程:盾构施工前先在隧道的起始端和终结端各建一个工作井,城市地铁一般利用车站的端头作为始发或到达的工作井→盾构在始发工作井内安装就位→依靠盾构千斤顶推力(作用在工作井后壁或新拼装好的衬砌上)将盾构从始发工作井的墙壁开孔处推出→盾构在地层中沿着设计轴线推进,在推进的同时不断出土(泥)和安装衬砌管片,及时向衬砌背后的空隙注浆,防止地层移动和固定衬砌环位置→盾构进入到达工作井并被拆除。盾构区间施工程序流程图2盾构简介盾构是盾构掘进机的简称,是在钢壳体保护下完成隧道掘进、拼装作业,由主机和后配套组成的机电一体化设备。盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾,它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时文撑的作用,承受周围土层的压力,有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。

盾构机施工主要由稳定开挖面、挖掘及排土、衬砌包括壁后灌浆三大要素组成。其中开挖面的稳定方法是其工作原理的主要方面,也是区别于硬岩掘进机或比硬岩掘进机复杂的主要方面。大多数硬岩岩体稳定性较好,不存在开挖面稳定问题。盾构机种类繁多,根据不同的参照标准有不同的分类方法,根据其适用的土质及工作方式的不同主要分为压缩空气式、泥水式,土压平衡式盾构机等不同类型。下面以当前使用比较广泛的土压平衡盾构机为例进行说明。盾构机主机结构示意图盾构机主机结构立体图[1]隧道面[2]刀盘[3]挖掘仓[4]耐压防水壁[5]推进千斤顶[6]螺旋机[7]管片拼装机[8]混凝土管片3关键节点验收盾构机适应性分析论证及安全评估(1)盾构设备进场前,施工单位应按照合同要求完成盾构设备适应性自评估,评估报告应至少包括以下内容:=1\*GB3①刀盘型式和刀具布置与地层的适应性评价。(外置注浆包的由仿形刀)=2\*GB3②同步注浆及二次补浆设备与盾构主体设备和地层的适应性评价。(具备径向注浆功能)=3\*GB3③泡沫、膨润土等土体改良设备的性能、能力及其适应性评价。(有泡沫添加装置)=4\*GB3④螺旋输送机的地层适应性评价。(自动伸缩功能、前后两道闸门能自动关闭)=5\*GB3⑤皮带输送机的相关特性及其适应性评价。=6\*GB3⑥润滑及密封系统的适应性评价。(被动交接自带紧急密封装置)=7\*GB3⑦推力和刀盘扭矩的地层适应性评价。=8\*GB3⑧盾构主体设备使用年限超过8年或累计已施工隧道长度超过10公里(含)的盾构,盾构设备适应性自评估报告中需明确盾构主轴承及其密封的残余寿命。(2)施工单位应当对盾构机配置和安全状态进行全面自检,自检合格后,向监理单位提出复检申请。(3)盾构施工前,建设管理中心应严格按照<天津市城市轨道交通工程盾构机安全评估管理办法(试行)>(津建质安总[]114号)的要求,组织设计、施工、监理单位项目负责人、建管中心总工、盾构机生产厂家技术负责人及有关专家(不少于3名)共同对盾构机进行全面评估。对于更换盾构机型号的,专家对更换后的盾构机进行审查论证,并经过建设管理中心认可。(4)盾构机安全评估后3个工作日内,建设管理中心应当将盾构机安全评估结果上报市安全质量监督管理总队。盾构施工方案审查、论证(1)盾构施工前,施工单位必须严格按照<天津市城市轨道交通工程重点建设环节质量安全管理办法(试行)>和<天津地铁建设工程施工方案审批管理制度>的要求,将盾构施工方案报市科技委组织专家论证。(2)盾构施工方案主要包括:盾构吊装拆卸专项方案、盾构始发接收专项方案、盾构穿越风险源专项方案、区间盾构监测方案等。(3)盾构施工过程中突发重大设备故障,需停机维修或更换重要设备部件,特别是可能导致地下水沙喷涌的作业,施工单位应立即向建设管理中心和监理单位汇报,组织编写专项方案(包括恢复掘进)及应急预案,论证后的方案报监理审批,必要时应组织专家论证。盾构机调试验收(1)盾构机下井组装、调试完成后,对盾构机各系统运转性能进行验收。(2)盾构验收由本标段总监牵头组织,验收组成员按照<天津市城市轨道交通工程盾构机安全评估办法(试行)>的要求,由施工总包单位项目经理、本标段总监、设计负责人、建管中心总工、地铁集团安质室专业管理人员、社会盾构专家(由建管中心邀请)组成,原则上各验收环节验收组成员固定。盾构开工条件验收(1)盾构关键环节施工前,施工单位必须严格按照<天津市城市轨道交通工程重点建设环节质量安全管理办法(试行)>和<天津地铁建设工程安全风险管理办法>、<天津地铁建设工程重要环节开工条件验收管理办法>的要求,进行盾构始发、盾构接收、盾构开仓或更换盾尾刷、穿越风险源施工条件的验收。开工条件验收合格后,方可施工。(2)施工单位应根据所<盾构法隧道施工强制要求>和<天津地铁建设工程重要环节开工条件验收管理办法>规定的项目内容逐项进行自检自评,自检自评合格后,由施工单位向监理单位提出条件验收申请。监理单位审核合格后,建设管理中心组织条件验收会,施工、监理、设计单位负责人和市质量安全监察总队参加。(3)监理单位应当对盾构机性能、盾尾刷、后配套系统(电瓶车运输系统、注浆系等)、导向数据校核输入、洞门加固、洞门探水、监测、洞门止水装置、始发架和接收架测量、洞门注浆封闭、盾构接收前50米、穿越风险源前50米的掘进条件进行验收,并对盾构机姿态和盾构轴线偏差进行复核,建设单位项目负责人签认。(4)对于车站主体结构未全部完成时,因工期需要就进行盾构始发、接受的,必须满足以下条件:=1\*GB3①有设计单位针对盾构反作用力影响主体结构安全验算,并出具结构安全验算报告。=2\*GB3②接收端车站结构必须完成盾构接收井和盾构接收井相邻两段以上结构底板(长度不少于40米),具备盾构机临时停机位置和停机条件,并经过专家论证。=3\*GB3③其它特殊情况,组织专家论证,一事一议。盾构百环验收(1)盾构推进百环后,施工单位必须严格按照<天津地铁建设工程首件验收制度>进行首件验收。(2)施工单位项目总工组织自检,自检合格后上报监理工程师申请组织首件验收。(3)首件验收由总监理工程师组织,施工单位项目经理或项目总工、专业监理工程师、设计单位专业负责人、建管中心负责人等参加,必要时可邀请专家。(4)首件验收应对盾构施工进行总结,将实际施工控制参数与盾构施工方案中设定的施工参数进行比对,制定合理的施工参数,指导后续施工。4施工工艺4.1端头加固为了确保盾构出洞施工的安全和更好地保护附近的建筑物,盾构进出洞前对洞口土体进行加固,为此,盾构掘进始发(到达)井前应对工作井端头一定范围内土体进行加固,对端头井洞门外地基采用三轴搅拌桩加固,并在加固体与地连墙间的间隙采用高压旋喷加固。经加固的土体应有很好的均质性、自立性、止水性,其无侧限抗压强度qu≥1MPa,渗透系数≤1.0×10-8cm/sce。盾构进洞:加固长度为11m,加固宽度为盾构外径两侧3m及顶底部3m。盾构出洞:加固长度为11m,加固宽度为盾构外径两侧3m及顶底部3m。加固设计图如下:盾构隧道进出洞加固平面图盾构隧道进出洞加固纵剖面图4.1.1水泥搅拌桩施工4.1.1.1水泥搅拌桩施工工艺桩孔布置、开挖基槽桩孔布置、开挖基槽钻机就位对中预拌下沉制备浆液关闭注浆泵重复搅拌提升至孔口重复搅拌下沉注浆搅拌提升清洗移位水泥搅拌桩的施工工艺4.1.1.2水泥搅拌桩施工方法(1)桩孔布置采用”柱列式”布置方式,横向咬合25cm,纵向咬合25cm,施工时应先确定隧道中线位置的桩孔,然后由连续墙向后、向左右布置。(2)就位对中深层搅拌机移到预定桩位对中,确保稳固。为保护搅拌柱的垂直度,应注意起吊设备的平整度和导向架对地面的垂直度,一般垂直偏差不大于1.5%,为保证桩位准确度,必须使用定位卡,一般垂直偏差不大于10mm。(3)预搅下沉搅拌机钻进下沉时,应空载运转,并开动机械冷却循环系统,待正常后方可使搅拌机沿导向架,搅拌下沉。工作电流不大于额定值。搅拌机预拌下沉时不用水冲下沉,当遇较硬土层下沉太慢时方可适量冲水,凡经输浆冲水下沉的桩,喷浆前必须将管内的水排清,同时应考虑冲水成桩对桩身强度的影响。(4)固化剂浆液拌制搅拌桩采用42.5#普通硅酸盐水泥,配合比为水泥:水=1:1～1:1.5,固化剂液要严格按规定的配比拌制,制备好的浆液不得离析、不得停置时间较长,超过2小时的浆液应降低标号使用。浆液到入集料斗时应先筛,以免结块损坏泵体。(5)第一次喷浆搅拌提升①启动深层搅拌桩机电机,放松起吊钢丝绳,使搅拌机沿导向架搅拌下沉,下沉速度控制在0.3～0.50m/min范围内。施工时,应严格控制下沉速度,密切观察动力头工作负荷,其工作电流指数不应大于额定值,以防烧毁电机。②如遇较硬地层下沉速度过慢时,能够经过中心管压入少量稀浆使土体润湿已满足下沉要求。搅拌桩注桩采用二次搅拌完成,第一次水泥掺量为20%,第二次水泥掺量为15%。搅拌头下沉到设计标高后,先上提搅拌头0.2m左右,然后开启灰浆泵,待浆液到达喷浆口时,再按设计确定的提升速度及灰浆泵流量边喷浆、边提升深层搅拌桩机。搅拌头的提升速度每分钟不得大于50cm。搅拌机下沉到设计深度后,,待深层搅拌机喷浆提升至设计桩顶标高以上0.5m时,关闭灰浆泵。在压浆时,前台操作与后台供浆密切配合,联络信号性能明确,后台供浆必须连续,一旦因故停浆,必须立即通知前面。为防止断桩与缺浆,宜将搅拌机下沉至停浆点0.5m,待恢复供浆时喷浆提升。如因故停机3小时,为防止浆液硬结堵管,宜先拆卸输浆管路清洗。(6)重复搅下沉深层搅拌机喷浆提升到设计标高上50cm处时,关闭灰浆泵。为使软土和浆液搅拌均匀,复搅下沉。(7)第二次喷浆搅拌提升搅拌头第二次下沉到深度以后,开启灰浆泵。进行第二次喷浆、提升、搅拌。搅拌头提升速度每分钟不得大于50cm。搅拌头提升到设计标高以上50cm处时,关闭灰浆泵,这时集料斗中的浆液应正好排空。深层水泥搅拌桩的施工顺序见下图。水泥搅拌桩的施工步骤图4.1.1.3水泥土搅拌桩质量标准水泥搅拌桩的质量标准应符合下表的要求。项目允许偏差(mm)检查方法桩体桩顶位移10(20)用尺量检查桩(墙)体垂直度0.5H/100用测量仪或吊线和尺量检查注:括号为填筑层遇障碍物时偏差值,H为桩的长度。成桩28d后,对施工质量检查,按成桩数量的2%~5%进行钻芯取样送检,每根芯样在上、中、下各1∕3范围的中部截取无侧限抗压芯样一块,组成一组。检验其无侧限抗压强度应不小于1.0MPa,抗渗系数应不大于1×10-7cm/s。4.1.1.4施工过程控制(1)施工过程中对每根桩的定位、桩长、垂直度、水泥用量、水灰比、搅拌及喷浆的连续性、喷浆压力及浆液流量、搅拌提升速度、复搅次数等进行严格的质量控制和跟踪检查;(2)搅拌桩施工时如遇到人防工程和房屋地基,应挖除所有砖混结构,用粘土分层回填密实,确保桩机行驶轨道平衡、桩机钻进时不倾斜及成桩的垂直度,桩机垂直度不大于1%。(3)桩与桩的搭接要注意下列事项:①桩与桩的搭接时间不大于12小时。=2\*GB3②如超过12小时,则在第二根桩施工时增加注浆量20%,同时减慢下沉速度。=3\*GB3③如因相隔时间太长致使第二根桩无法搭接,则在监理工师认可下采取局部补桩或注浆措施。=4\*GB3④施工完后采用轻便触探器、钻取土样等方法对桩身质量进行检验。检验桩的数量应不少于已完成桩数的2％,且不少于3根。检验桩位由监理工程师指定。=5\*GB3⑤所有试验、检验报告及时交监理工程师审查。=6\*GB3⑥加固强度达到要求后盾构机方可出洞,否则应采取补加固措施。4.1.2高压旋喷桩施工4.1.2.1高压旋喷桩施工工艺高压旋喷桩的施工工艺4.1.2.2高压旋喷桩施工方法(1)桩机就位钻机安放保持水平,使其钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置。钻杆保持垂直,其倾斜度不得大于0.5%。钻机与高压注浆泵的距离不宜过远。钻机钻杆采用钻杆导向架进行定位。(2)贯入注浆管注浆管随旋喷桩机钻头一起钻至预定的深度。在此过程中,为防止泥砂堵塞喷嘴,边射水、边插管,水压力一般不宜超过1MPa。如压力过高,则易将孔壁射塌。(3)制备固化剂浆液制备旋喷桩固化剂浆液时选用42.5级普通硅酸盐水泥作为固化剂,水泥掺量根据加固土的性质及28天单桩无侧限抗压强度不小于1.0MPa的要求,渗透系数小于1×10-7㎝/s,经过试验确定水泥掺量初步设定为30%。水泥浆液的水灰比取1:1～1.5:1。水泥储存时间超过3个月重新取样试验,并按其检验结果使用,使用前报监理工程师批准。在旋喷桩贯入注浆管的同时,后台拌制固化剂浆液(水泥浆),待压浆前将浆液倒入集料斗中。严格按设计要求配制浆液。(4)喷射注浆水泥浆液应在喷注前1小时内搅拌,当喷嘴达到设计高程,喷注开始时送浆液。在底部旋喷1min,当达到喷射压力及喷浆量后再边旋转边提升。为防止浆管扭断,钻杆的旋转和提升必须连续不断;当注浆管不能一次提升完成而需分次拆卸时,拆卸动作要快,卸管后继续喷射的搭接长度不得小于10cm。旋喷过程中,水泥浆液量不得少于700L/m,而且搅拌时间超过4小时的水泥浆液不得使用。施工过程中控制冒浆量小于注浆量的20%,超过20%或完全不冒浆时查明原因,采取相应措施。提升速度可取10～15cm/min。对需要扩大加固范围或提高强度的部分采取复喷的措施,并使实际桩顶标高高于设计标高0.3～0.5m。旋喷施工中作好施工记录,记录详细准确,并有监理的签认,作为今后计量的依据。喷浆注射示意图如下图所示。三重管喷射注浆示意图(5)拔管与冲洗旋喷施工完毕,迅速拔出注浆管,并用清水把注浆管等机具设备冲洗干净,管内机内不得残存水泥浆。一般把浆液换成水,在地面上喷射,以便把注浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排出。(6)桩机移位待旋喷桩机注浆管全部提出地面后,先关闭电机,然后将桩机移至新的桩位。4.1.2.3质量控制和检验(1)质量检查内容1)施工前检查水泥的质量、桩位的准确性、压力表、流量表的指针位置和灵敏度,高压喷射设备的性能等。2)施工中检查施工参数(压力、水泥浆量、提升速度、旋转速度等)的应用情况及施工程序。3)施工结束28天后,对施工质量进行检查,内容为桩体强度、平均直径、桩身中心位置和桩体均匀性等。检验点的数量为施工注浆孔数的2%～5%。(2)检验方法高压喷射注浆可采用开挖检验、室内检验、钻孔试验等方法进行检验。1)开挖检查:施工完毕,待凝固具有一定强度后,即可开挖直接检验。由于固结体完全暴露出来,能够全面检查喷射固结体的质量、固结体形状、整体性、均匀性和垂直度。2)室内检验:开挖后制作固结体标准试件,进行力学性能试验。3)钻孔试验:对固结体钻孔,取岩芯观察判断其固结整体性,就岩芯做室内试验;钻孔做压力注水和抽水两种渗透试验,测定其抗渗能力;在固结体中部距旋喷注浆孔中心0.15m～0.2m,每隔一定深度做一个标准贯入N值试验。(3)检验标准高压旋喷桩施工质量检验标准见下表。序号检查项目允许偏差或允许值单位数值1水泥质量满足设计及规范要求2水泥用量满足设计及规范要求3桩体抗压强度及完整性检验土体28d无侧限抗压强度达到1.0MPa,渗透系数≤1.0×10-7cm/s4钻孔位置mm≤205钻孔垂直度%≤0．5%6孔深mm±2007注浆压力按设计参数指标8桩体水平搭接mm≥2009桩体竖向搭接mm≥10010桩体直径mm≤5011桩身中心允许偏差≤0.2D4.2盾构组装调试4.2.1盾构组装调试工艺流程组装场地的准备组装场地的准备井下轨道及始发基座的准备吊机组装就位盾构机后配套车架下井盾构机主机下井组装盾构机安装调试主机定位及与后配套拖连接空载调试验收安装负环管片负载调试验收反力架安装盾构组装调试工艺流程4.2.2盾构组装(1)在盾构机组装开始前,制定详细的盾构组装方案、技术要求、注意事项,并向参加组装的人员进行技术交底和相关技术培训。(2)组装前准备好组装所需设备、工具、仪器及风水电的供应,保证组装过程的安全顺利进行。盾构机最大部件重约95t,需用100t拖车运输、500t汽车吊和200t汽车吊机吊装。(3)盾构机进场前,作好组装场地的准备工作,保证盾构组装井的正常使用。(4)盾构组装程序流程图序号步骤施工顺序1组装始发架、托架1、盾构运输到施工场地;2、组装盾尾、焊接盾尾及盾尾密封刷;3、组装台车,临时托架吊入井内;4、洞内铺设轨道。2组装后配台车1、依次吊入第五、四、三、二、一节台车;2、各个环节吊入井内的台车后移至车站。3组装桥架1、台车吊入井内的同时对桥架进行组装;2、桥架吊入井内。4吊装螺旋输送机1、完成桥架与后配台车的连接;2、螺旋输送机吊入井内。5吊装中盾1、螺旋输送机后移;2、中盾吊入井内。6组装前盾与中盾1、中盾后移;2、前盾吊入井内。7组装刀盘1、前盾与中盾的连接及后移;2、刀盘吊入井内;8组装管片拼装机、盾尾1、主机连接及前移;2、管片拼装机及盾尾的吊入井内及拼装。9组装螺旋输送机1、螺旋输送机前移;2、螺旋输送机吊起及组装。10设备连接、安装反力架1、盾构机设备的连接;2、反力架吊入井内;3、安装反力架。11完成组装、准备始发1、完成组装2、盾构机调试,准备始发。4.2.3组装技术及安全措施(1)盾构组装前制定详细的组装方案与计划,组织有经验的经过技术培训的人员组成组装班组。(2)组装前必须熟知所组装部件的结构、连接方式及技术要求。(3)组装工作总体顺序以由后向前、先下后上、先机械后液压再电气为原则。在拆卸包装时,及时做好标记。(4)对于机械部件的组装,严格按照设计图纸进行,特别注意结构及安装尺寸、螺栓紧固扭矩等数据。(5)液压管线的连接保证清洁,组装过程擦拭油脂须使用绸布。组装前保证泵、阀等液压件的封堵严密可靠,必要时须进行清洗。(6)对于高低压设备和电气元件的安装,严格执行制造厂所提供的有关标准和中国电力电气安装的有关规定和标准。(7)组装过程中注意加强对传感器、仪表、电磁阀等易损部件的保护。(8)组装工具由专人负责管理,专用工具的使用严格按照操作规程进行。(9)组装过程中采取可靠措施防止盾尾等大型部件发生变形。(10)盾构吊装由具有资质的专业队伍负责起吊。(11)现场施工由生产副经理负责全面组织、协调。同时,设专职安全管理人员进行安全管理。(12)每班作业前按起重作业安全操作规程及盾构制造商的组装技术要求进行技术交底,严格按有关规定执行。(13)组装前必须对所使用设备、工具进行安全检查,杜绝一切安全隐患,保证组装过程的安全顺利进行。(14)对盾构所有部件的起吊,专人指挥,协调一致,确保操作安全、平稳、可靠,严禁野蛮操作。组装场内的氧气、乙炔瓶定点存放、专人负责。4.2.4盾构机调试内容盾构机调试应包括的主要项目有(1)刀盘转动情况:转速、正反转;(2)刀盘上刀具:安装牢固性、超挖刀伸缩;(3)铰接千斤顶的工作情况:左、右伸缩;(4)推进千斤顶的工作情况:伸长和收缩;(5)管片安装器:转动、平移、伸缩;(6)油泵及油压管路;(7)润滑系统;(8)冷却系统;(9)过滤装置;(10)配电系统;(11)勘探系统;(12)操作控制盘上各项开关装置、各种显示仪表及各种故障显示灯的工作情况。设备总紧急停机调试检查项目内容实测电源柜-AP00-35S1总急停,再次接通电源后没有启动变频柜-025S1,025S2总急停,再次接通电源后没有启动主控室-36S1总急停,再次接通电源后没有启动CM1箱-36S1总急停,再次接通电源后没有启动CR0/CEE箱-36S1总急停,再次接通电源后没有启动刀盘点动控制盒-36S1总急停,再次接通电源后没有启动主驱动集中润滑系统检查项目内容实测检查油量VG680540L-600L启动时泵的压力(启动时压力与油温有关)1-6Bar1小时后泵的压力1-6Bar检查手动模式下的功能在监视器上显示运行情况检查自动模式下的功能刀盘开始动作时自动模式启动检查互锁:润滑系统不启动刀盘不能启动;压力小于1bar刀盘不能启动是否合格水冷却系统检查项目内容实测电机水冷却连接及循环情况是否合格减速机内的水冷却连接及循环情况是否合格主液压泵站内的水冷却管路连接及循环情况是否合格砂浆泵站的水冷却管路连接及循环情况是否合格空压机内的水冷却管路连接及循环是否合格泡沫回路与水路连接情况是否合格推进系统检查项目内容实测检查泵JZ,JZ的启动起停是否正常在监视屏上检查每个分区的压力显示(上、下、左、右)显示是否正常监视屏上检查每一分区的行程参数0-2100mm推进油缸行程实测与主控室参数对比是否相符(误差在±5mm)单组油缸伸出时间(拼装模式)≤60s单组油缸缩回时间(拼装模式)≤45s检查各区的可调压力10bar~350bar检查互锁:掘进模式下,刀盘停止后不能推进是否合格螺旋机系统检查项目内容实测检查泵JZ4100的启动起停是否正常检查显示器上液压泵的参数0-60bar检查顺时针方向的有效旋转(低速)0-13rpm检查逆时针方向的有效旋转(低速)0-5rpm检查螺旋输送机顺时针方向最高转速24rpm螺旋输送机安全门系统检查项目内容实测在本地控制面板上给一个开/关命令开/关是否正常检查隔离门的开启/关闭开/关是否正常检查显示器上安全门位置的显示显示是否合格检查与螺旋输送机伸出位置间的互锁是否合格拼装机系统检查项目内容实测检查泵JZ5000的启动起停是否正常检查无线遥控器的功能功能是否能够实现平移检查行程末端限位接近开关和机械限位检查油缸行程2300mm旋转检查结构之间无干涉旋转无干涉检查旋转+/-220°提升提升行程的检测0-1050mm注浆系统检查项目内容实测检查砂浆搅拌系统的功能起停/搅拌是否正常检查JZ0502手动模式启动起停是否正常检查JZ0502自动模式启动起停是否正常检查液压泵JZ0510/0520的启动起停是否正常检查液压泵JZ0530/0540的启动起停是否正常检查手动模式下就地面板的控制功能功能是否正常检查自动模式下的主控室的控制功能功能是否正常检查主控室内监控界面的控制功能功能是否正常检查互锁功能:JZ0502停液压泵JZ0510/0520/0530/0540停是否合格盾尾注脂系统检查项目内容实测检查泵JZ0601的启动起停是否合格检查在监控界面上的显示显示是否合格盾构机在完成了上述各项目的检测和调试后(具体应遵照盾构机制造厂家提供的操作手册进行),即可判定该盾构机已具备工作能力。4.2.5空载调试盾构机组装完毕后即可进行空载调试。空载调试的目的主要是检查设备是否能正常运转。主要调试内容为:配电系统、液压系统、润滑系统、冷却系统、控制系统、注浆系统运行是否正常以及校正各种仪表。电气部分运行调试:检查送电→检查电机→参数设置与试运行→整机试运行→再次调试。液压部分运行调试:推进系统→管片安装机→管片吊机和拖拉小车→注浆系统。4.2.6负载调试空载调试完成并证明盾构机满足初步要求后,即可进行盾构机的负载调试。负载调试的主要目的是检查各种管线及密封设备的负载能力,对空载调试不能完成的调试项目进一步完善,以使盾构机的各个工作系统和辅助系统达到满足正常生产要求的工作状态。4.3盾构始发盾构始发时,管片、管线、轨排、砂浆等材料由盾构井进入隧道内,由电瓶车牵引编组列车将管片、管线、轨排、砂浆等材料运抵工作面。为防止负环管片失圆,造成盾构始发时管片与洞门圈间隙不均,始发时随盾构向前推进,在管片与始发架两侧支撑架横梁之间加设钢、木楔块楔紧。盾构始发掘进施工工艺流程(见下图)盾构始发掘进施工工艺流程区间盾构始发实拍图4.3.1盾构始发的施工准备为保证进洞施工的安全和质量,准备工作必须细致,施工方案必须周密到位。(1)生产设施准备工作1)地面生产设施准备工作在盾构推进施工前,按常规进行施工用电、用水、通风、排水、照明等的安装工作,及地面行车的安装工作并经过验收。2)施工必要的材料、设备、机具准备,并准备好相应的办公、库房等生活用房。以满足本阶段施工要求:管片、螺栓等有足够的备货。管片必须按技术要求生产,经监理验收确认方可进入工地使用。如在运输中管片有碰撞破碎,由厂方专人按规定尺寸修复后,经现场监理认可,方可使用,否则一律退回厂方不得使用。3)井上、井下测量控制网的建立,并经复核、认可。4)洞门土体加固5)盾构机托架下井组装、调试6)安装盾构机始发反力架(见下图)。盾构始发架示意图盾构反力架示意图7)洞门探水在凿除洞门前应先水平方向打9个观察孔,检查洞门加固情况,观察孔位置分布、孔径及钻入深度见下图。洞门观察孔分布采用岩心钻按照点位进行钻孔,钻孔深度为3m;观察岩心情况,孔内有无流水及涌沙现象,只有全部指标满足施工规范要求,方可进一步凿除;洞口探孔直径为50mm,而且对水压随时进行观测,如水压过大禁止进行凿除作业。在探孔时应进行技术交底确保操作正确。如果加固区土体的自立性仍较差,存在渗漏现象,则需采取注浆加固措施。注浆可采用双液浆进行补注浆,注浆位置:在高压旋喷桩和搅拌桩之间的间隙内打入注浆管,自洞门3m以下向上注浆,注浆先两边后中间,间隔注入,从而达到防水并固结洞圈内部土体的效果。注浆配比:水:水泥:水玻璃＝0.5:1:1,注浆压力为0.2～0.3Mpa,初凝时间为5～10分钟,浆液流量为10～15L/min,可有效的阻止泥水渗漏。8)洞门混凝土凿除凿除洞环内混凝土保护层暴露出内排钢筋,并割去内排钢筋。在洞门围护结构中心、左右、上下各开凿一个小孔,用来观察外部土体情况。最后将洞门混凝土分块破除,外排钢筋等刀盘靠近时再进行割除。9)洞门的密封装置安装由于洞圈与盾构外径有一定的间隙,为了防止盾构出洞时及施工期间土体从该间隙中流失,在洞圈周围安装由橡胶、帘布、圆形板等组成的密封装置、并增设注浆孔,作为洞口的防水措施(见下图)。出洞时防水装置(2)具体各岗位做好以下准备工作1)施工技术人员:熟悉工程地质,对隧道所处地层土质应加强认识,并到现场对各地层、岩层的样本实体作逐一的认识。对工程作详细的了解、分析,认真熟悉施工图纸。2)盾构操作司机:检查各液压系统运转是否正常;将各液压泵油压调试到设计压力;油路及接头无渗漏;油泵运输无异常声音;盾尾油脂充填密实。3)电工:保证工地各部位供电正常;保证盾构机内各马达运转正常;盾构机内各传感器工作正常;电瓶车正常充电,运行。4)起重工:保证门吊运行正常;配备好各种起吊钢丝绳;做好清除门洞内混凝土的准备;熟悉拼装机的操作。5)测量工:安装好盾构机内的测量系统,做好轴线控制点的投放工作,测量盾构机的初始状态。6)浆液工:安装好拌浆设备和下井管路,并保证其运转正常,根据泥浆配合比进行试拌和试送。4.3.2洞门凿除第一步:从上至下分五个层次凿除外部混凝土和钢筋,保留内层钢筋,做到在始发或到达之前对端头地层的保护。第二步:待盾构机组装调试完成和到达时盾构机抵拢围护结构时,割除围护结构内层钢筋,再开始掘进。第三步,在盾构安装一定数量负环管片并达到可顶推进入洞门的情况下,割除外层钢筋。洞门需要在盾构始发或到达前凿除。为了保证始发前洞门处地层的稳定性,围护结构钢筋砼的凿除(见下图)。4.3.3始发架定位洞门凿除完成后,依据隧道设计轴线,定出始发时盾构机、始发架和反力架确切的空间位置。由于始发架在盾构始发时要承受纵向、横向的推力以及抵抗盾构旋转的扭矩,因此需要对始发架两侧进行必要的加固,加固方式(见下图)。盾构始发台加固示意图盾构始发台加固示意图洞门凿除示意图4.4盾构试掘进4.4.1盾构试验段掘进的目的盾构开始掘进的100m称为试验掘进段,然后的盾构施工进入正常掘进阶段。在盾构始发段100m的推进过程中,应注意对推进参数的设定,对推进时的各项技术数据进行采集、统计、分析,争取在较短时间内掌握盾构机械设备的操作性能,掌握地面变形与施工参数之间的关系,并确定盾构推进的施工参数设定范围,并将盾构机进行调试到良好的工作状态,为盾构正常推进取得施工参数和施工操作经验。4.4.2盾构试验段掘进施工参数取值盾构始发施工前对盾构机掘进过程中的各项参数进行设定,施工中根据各种参数的使用效果及地质条件变化在适当的范围内进行调整、优化。须设定的参数主要有土压力、推力、刀盘扭矩、推进速度及刀盘转速、出土量、同步注浆压力、添加剂使用量等。(1)土压力设定盾构在掘进过程中据P=K·P0取得平衡压力的设定值,具体施工时根据盾构所在位置的埋深、土层状况及地表监测结果进行调整。盾构掘进过程中,地表隆陷与工作面稳定的关系以及相应技术对策见下表:地表沉降信息工作面状态P与P0关系措施与对策备注下沉超过基准值工作面坍陷与失水Pmax＜P0增大P值Pmax、Pmin分别表示P的最大峰值和最小峰值隆起超过基准值支撑土压力过大,土仓内的水进入地层Pmin＞P0减小P值以二层车站为例,经计算盾构始发处土压力为0.09Mpa,推进时土压控制在由0逐渐增至0.06MPa左右,刀盘穿过加固区后调至0.08MPa,盾构机出加固区前,为克服地层土体强度的突变,防止地面沉降过大,必须将土压力的设定值逐渐提高到0.09～0.12Mpa。(2)始发掘进推力为保证施工安全,以1.5×104kN为目标值控制盾构千斤顶总推力,始发试掘进盾构千斤顶总推力控制在0.8～1.0×104kN,并根据具体情况做相应调整。(3)刀盘扭矩盾构机穿越的地层以天津类似地质为例,盾构的切削刀盘扭矩计算按经验公式:F1=αD3,α取1.1,求得F1≈295t·m,施工时以此值为目标值控制刀盘切削。正常掘进时应根据施工实际的地层情况进行调整。(4)盾构千斤顶的推进速度及刀盘转速的设定始发时,依据理论计算值设定推进速度初始设定10～20mm/min,初始设定刀盘转速应小于1.0r/min。始发完成后,试掘进阶段对各种参数进行对比,调整推进速度与推力、刀盘转速与扭矩的关系式,确定出推进速度和转速的范围。(5)出土量的设定 以外径为6200mm,环宽为1500mm的管片为例。采用刀盘直径为6360mm的盾构机掘进,每环理论出土量约为47.63m³,综合考虑碴土松散系数等,计算理论出土量。在掘进过程中,严格控制每环的出土量,避免出现超挖情况,并作好记录。(6)盾尾注浆压力、注浆量分析与取值注浆压力的设定以能填满管片与开挖土层的间隙为原则,依据隧道线路埋深及地质情况,参考规范中的公式计算得出:注浆压力取1.1～2倍的静止水土压力,初始盾尾注浆压力设定为0.2～0.4MPa,在施工过程中经过测试和试验来确定和优化参数。注浆量的计算公式:Q=V×aQ=(6.36-6.2)×3.14×1.5×(150%～250%)/4=3.55～5.91m3即注浆量为3.55～5.91m3/环(1.5m)a—注浆率。注浆率一般是从几方面考虑,包括注浆压力产生的压密系数、地质情况的土质系数、施工消耗系数、超挖系数等,根据设计资料及施工经验,区间a—注浆率可取1.5~2.5倍。(7)洞口密封处压浆洞口密封处的充填注浆采二次压浆方式注入双液浆,注浆压力控制在0.3～0.5MPa。4.4.3碴土改良盾构掘进时的碴土改良方法包括向刀盘、土仓及螺旋输送机添加泡沫剂或膨润土泥浆以及聚合物等。具体为:(1)泡沫剂的使用泡沫经过盾构机上的泡沫系统注入,泡沫的注入量按开挖方量及碴土实际情况计算:一般300～600L/m3。(2)膨润土泥浆的使用根据以前现场施工经验,分别选取Na、Ca基两种膨润土较为合适的配比,我项目部分别进行比较:根据实验比较,选取Na基膨润土较为合适。因此本标段对于在砂性土中的掘进采用Na基膨润土,配比为膨润土:水=3:20。4.4.4盾构试验段掘进操作控制(1)刀盘转动①刀盘起动时,须先低速转动,待油压、油温及刀盘扭矩正常,且土仓内土压变化稳定后,再逐步提高刀盘转速到设定值。洞门加固段推进时土压控制在由0逐渐增至0.06MPa左右,刀盘穿过加固区后调至0.08MPa,盾构机出加固区前,为克服地层土体强度的突变,防止地面沉降过大,必须将土压力的设定值逐渐提高到0.09～0.11Mpa,由于隧道顶部覆土厚度较深,根据始发段地面沉降状况作相应调整。②刀盘转动时,盾构机会出现侧倾现象。当盾构机侧倾较大时,应反方向转动刀盘,使盾构机恢复到正常姿态。(2)千斤顶顶进①在掘进过程中,各组千斤顶应保持均匀施力,严禁松动千斤顶。考虑到盾构机自重,掘进过程中盾构机下部千斤顶推力应大于上部千斤顶推力。初始段刀盘经过土层加固区时,千斤顶的推力设定为正常推力的1/5,以低速切削的原则前进,以防出现大块。待刀盘经过土层加固区后千斤顶的推力逐步调为正常推力值。②在掘进施工中千斤顶行程差应控制在50mm内,且单侧推力不宜过大,以防挤裂管片。(3)出土出土口在刚开启时不宜过大,须先观察出土情况,如果无水土喷泄现象,可将出土口开启至正常施工状态。排出的碴土如出现水土分离或土质过干现象,需向螺旋输送机内注入土体改良添加剂。(4)推进控制在初始阶段时,速度应控制在5mm/min以内。待刀盘经过土层加固区后速度逐渐调为10～15mm/min。如有必要可向舱内注入土体添加剂,以改良土体,降低刀盘扭矩。(5)盾构掘进中参数异常或严重故障时,应立即停止掘进,待查明原因并恢复后,方可继续掘进。4.4.5盾构掘进轴线控制盾构掘进施工过程中大多数情况下不是沿着设计轴线掘进,而是在设计轴线的上下左右方向上摆动,偏离设计轴线的差值必须要满足相关规范的要求。为保证隧道轴线的方向,采用人工测量加自动测量控制系统共同作业,严格控制测量的精度,合理布设洞内的测量控制点和导线,根据工程中的实际情况合理控制测量和复核的频率。在始发阶段施工时应采取如下措施:在掘进过程中根据最新的测量结果调整盾构机及管片的位置和姿态,按”勤纠偏、小纠偏”的原则,经过严格的计算合理选择和控制各千斤顶的行程量,从而使盾构机沿设计轴线在容许偏差范围内平缓推进。以控制隧道平面与高程偏差而引起的隧道轴线折角变化不超过0.4%。4.5盾构的正常掘进4.5.1盾构掘进流程盾构正常掘进作业流程图4.5.2PDV数据采集系统PDV数据采集系统可采集、处理、储存、显示、评估与盾构机有关的数据。所有测量数据都经过被时钟脉冲控制的测量传感器连续的采集和显示。所有必须记录的测量值都以图形的形式显示在PDV的监测器上。屏幕上的每个内容均按功能分组,操作员可在这些屏幕页之间切换并从中获取需要的数据。分组内容包括:掘进,螺旋输送机/(泥水管线)/泡沫,油脂/注浆,温度,错误信息,其它等。经过PDV数据采集系统收集到的信息,能够实现对盾构机状态的实时信息化管理。经过互联网、电话拔号网以及PDV的计算机能够将当前的盾构机掘进状态数据传送至业主、监理、设计及施工等相关部门,为整个工程的信息化管理提供重要信息来源。PDV数据采集系统工作示意如下图所示。PDV数据采集系统工作示意图4.5.3掘进操作控制盾构掘进过程中的操作控制图如下。盾构掘进控制程序图土压平衡模式掘进技术措施①土仓内土压力值P应略大于静水压力和地层土压力之和PO,即P=KPO,K—介于1.0～3.0;砂性地层K取上限值;粘性地层K值取下限值。并在掘进中根据实际情况动态调整优化。②土仓压力经过采取设定掘进速度、调整排土量或设定排土量、调整掘进速度两种方法建立,并应维持切削土量与排土量的平衡,使土仓内的压力平衡稳定。③盾构机的掘进速度主要经过调整盾构推进力、转速(扭矩)来控制,排土量则主要经过调整螺旋输送机的转速来调节。在实际掘进施工中,应根据地质条件、排出的碴土状态,以及盾构机的各项工作状态和参数等动态地调整优化,此模式掘进时应采取碴土改良措施增加碴土的流动性和止水性。4.5.4盾构掘进方向的控制与调整由于地层软硬不均、隧道曲线和坡度变化以及操作等因素的影响,盾构按照设计的隧道轴线推进时,会产生一定的偏差。当这种偏差超过一定限界时就会使隧道衬砌侵限、盾尾间隙变小使管片局部受力恶化,并造成地层损失增大而使地表沉降加大,施工中必须采取有效技术措施控制掘进方向,及时纠正掘进偏差。(1)盾构掘进方向控制①采用SLS-T-APD隧道自动导向系统和人工测量辅助进行盾构姿态监测该系统能够全天候在盾构机主控室动态显示盾构机当前位置与隧道设计轴线的偏差以及趋势。据此调整控制盾构机掘进方向,使其始终保持在允许的偏差范围内。随着盾构推进,导向系统后视基准点需要前移,必须经过人工测量来进行精确定位。为保证推进方向的准确可靠,拟每周进行两次人工测量,以校核自动导向系统的测量数据并复核盾构机的位置、姿态,确保盾构掘进方向的正确。②采用分区操作盾构机推进油缸控制盾构掘进方向根据线路条件所做的分段轴线拟合控制计划、导向系统反映的盾构姿态信息,结合隧道地层情况,经过分区操作盾构机的推进油缸来控制掘进方向。(2)盾构掘进姿态调整与纠偏参照分区操作推进油缸来调整盾构机姿态,纠正偏差,将盾构机的方向控制调整到符合要求的范围内。在急弯和变坡段,必要时可利用盾构机的超挖刀进行局部超挖来纠偏。当滚动超限时,盾构机会自动报警,此时应采用盾构刀盘反转的方法纠正滚动偏差。(3)盾构掘进方向控制、调整及纠偏注意事项①在切换刀盘转动方向时,应保留适当的时间间隔,切换速度不宜过快。②根据掌子面地层情况及时调整掘进参数,调整掘进时应设置警戒值和控制值,达到警戒值时就应该实行纠偏程序。③调整和纠偏时应缓慢进行,严格控制纠偏过度,纠编量控制在5mm/环之内。④推进油缸油压的调整不宜过快、过大,否则可能造成管片局部破损甚至开裂。⑤确保拼装质量与精度,以使管片端面尽可能与计划的掘进方向垂直。4.5.5盾构推进主要参数设定详见3.4.2章节盾构试验段掘进施工参数取值,具体施工参数的取值应与施工时的实际情况进行调整。4.5.6碴土改良详见4.4.3节碴土改良内容。管片安装4.6.1管片安装工艺流程管片安装工艺流程图4.6.2管片安装方法(1)管片选型以满足隧道线形为前提,重点考虑管片安装后盾尾间隙要满足下一循环掘进限值,确保有合适的盾尾间隙,以防盾尾接触并挤压管片,造成管片破损。(2)管片安装从隧道底部开始,然后依次安装相邻块,最后安装封顶块。(3)封顶块安装前,应对止水条进行润滑处理,安装时先径向插入2/3,调整位置后缓慢纵向顶推插入。(4)管片块安装到位后,应及时伸出相应位置的推进油缸顶紧管片,其顶推力应大于稳定管片所需力,然后方可移开管片安装机。(5)管片安装完后应及时进行连接螺栓紧固,并在管片环脱离盾尾后要对管片连接螺栓进行二次紧固。管片拼装实景图4.6.3管片安装质量标准序号项目允许偏差(mm)1拼装成环后水平直径与垂直直径允许偏差(浆液凝固后)102第一片管片定位量允许偏差33相邻管片(环与环、块与块)间的”踏步”44相邻管片肋面允许不平整度55环缝张开≤26纵缝张开≤24.6.4管片安装质量保证措施(1)严把管片进场检查质量关,破损、裂缝的管片不用。下井吊装管片和运送管片时应注意保护管片和止水条,以免损坏。(2)止水条及软木衬垫粘贴前,应将管片进行彻底清洁,以确保其粘贴稳定牢固。施工现场管片堆放区应有防雨设施。(3)管片安装前应对管片安装区进行清理,清除如污泥、污水,保证安装区及管片相接面的清洁。(4)严禁非管片安装位置的推进油缸与管片安装位置的推进油缸同时收缩。(5)管片安装时必须运用管片安装机的微调装置将待装的管片与已安装管片块的内弧面纵面调整到平顺相接以减小错台。调整时动作要平稳,避免管片碰撞破损。(6)同步注浆压力要进行有效控制,注浆压力不得超过限值,避免管片产生渗漏,破坏止水条。(7)管片安装质量应以满足设计要求的隧道轴线偏差和有关规范要求的椭圆度及环、纵缝错台标准进行控制。(8)在施工中要做好管片的选型,保证隧道尽量拟合设计中线,保证施工的安全。同步注浆及二次注浆4.7.1注浆材料及配比设计(1)注浆材料根据本标段设计要求,采用水泥砂浆作为同步注浆材料,该浆材具有结石率高、结石体强度高、耐久性好和能防止地下水浸析的特点。水泥采用P.0.42.5普通硅酸盐水泥,以提高注浆结石体的耐腐蚀性,使管片处在耐腐蚀注浆结石体的包裹内,减弱地下水对管片混凝土的影响。(2)浆液配比及主要物理力学指标根据类似工程施工经验,同步注浆拟采用表所示的配合比。在施工中,根据地层条件、地下水情况及周边条件等,经过现场试验优化确定最合理的配合比。同步注浆浆液的主要物理力学性能应满足下列指标。同步注浆材料配比和性能指标表组别水泥(kg)粉煤灰(kg)膨润土(kg)砂(kg)水(kg)外加剂180~200381~24150~60600~780460~600根据试验加入双液浆配比及浆液主要性能表组别水灰比A液∶B液(体积比)缓凝剂添加量(水泥用量％)浆液密度(g/cm3)凝结时间(秒)11∶11∶10～1.51.4420～48胶凝时间:一般为3～10h,根据地层条件和掘进速度,经过现场试验加入促凝剂及变更配比来调整胶凝时间。对于强透水地层和需要有较高早期强度的地段,可经过现场试验进一步调整配比或者加入添加剂的方法,进一步缩短胶凝时间。(3)注浆压力 为保证达到对环向空隙的有效充填,同时又能确保管片结构不因注浆产生变形和损坏,根据计算和经验,注浆压力取值为:1.1～1.2倍的静止土压。(4)注浆量根据经验公式计算和以前在类似工程施工的经验,则毎环(1.2m)注浆量Q=2.62m3;每环(1.5m)注浆量Q=3.27(5)注浆速度同步注浆速度应与掘进速度相匹配,按盾构完成一环掘进的时间内完成当环注浆量来确定其平均注浆速度。(6)注浆结束标准采用注浆压力和注浆量双指标控制标准,即当注浆压力达到设定值,注浆量达到设计值的90%以上时,即可认为达到了质量要求。4.7.2同步注浆方法、工艺与设备(1)同步注浆方法与工艺同步注浆与盾构掘进同时进行,经过同步注浆系统及盾尾的内置注浆管,在盾构向前推进盾尾空隙形成的同时进行,采用双泵四管路(四注入点)对称同时注浆。同步注浆工艺流程图同步注浆示意图同步注浆示意图(2)设备配置1)搅拌站自行设计建造砂浆搅拌站一座。2)同步注浆系统配备液压注浆泵2台(盾构机上已配置),注浆能力2×10m33)运输系统自制砂浆罐车(7m3),带有自搅拌功能和砂浆输送泵,随编组列车一起运(3)注浆效果检查注浆效果检查主要采用分析法,即根据P(注浆压力)-Q(注浆量)-t(时间)曲线,结合掘进速度及衬砌、地表与周围建筑物变形量测结果进行综合分析判断。(4)同步注浆质量保证措施1)在开工前制定详细的注浆作业指导书,并进行详细的浆材配比试验,选定合适的注浆材料及浆液配比。2)制订详细的注浆施工组织和工艺流程及注浆质量控制程序,严格按要求实施。3)施注浆、检查、记录、分析,及时做出P(注浆压力)-Q(注浆量)-t(时间)曲线,分析注浆速度与掘进速度的关系,评价注浆效果,反馈指导下次注浆。4)成立专业注浆作业组,由富有经验的工程师负责现场注浆技术和管理工作。5)根据洞内管片衬砌变形和地面及周围建筑物变形监测结果,及时进行信息反馈,修正注浆参数和施工工艺,发现情况及时解决。6)做好注浆设备的维修保养,注浆材料供应,定时对注浆管路及设备进行清洗,保证注浆作业连续进行。7)环形间隙充填不够、结构与地层变形不能得到有效控制从而变形危及地面建筑物安全时、或存在地下水渗漏区段,在必要时经过吊装孔对管片背后进行补注双液注浆。4.7.3二次注浆二次注浆在管片出盾尾5环后进行,二次注浆从隧道的两腰开始,注完顶部再注底部,也可多点同时进行,注浆完毕后封闭注浆孔,浆液采用水泥浆掺粉煤灰,注浆压力和注浆量双控。施工中对压降位置、压入量、压力值做详细记录,并根据地层监测信息及时调整。盾构到达盾构机到达施工是指从盾构机到达下一站接收井之前30m到盾构机贯通区间隧道进入车站接收井被推上盾构接收基座(一般即为盾构始发基座)的整个施工过程。为了盾构顺利到达,在这一阶段必须要完成的准备工作有:(1)盾构进洞段的土体加固(2)盾构到达准备工作再次对到达洞门位置的就位测量确认,拼装盾构接受基座及安排盾构机过站设备,洞门混凝土凿除和洞门封堵材料各项工作全部准备就绪。(3)盾构位置姿态的复检测量盾构贯通前的测量是复检盾构所处的方位,确认盾构状态,评估盾构进洞的姿态和拟订盾构进洞段的施工轴线和施工方案的重要依据,以便盾构在此阶段的施工中始终按预定的方案实施,以良好姿态进洞,正确无误地座落到基座上。(4)洞口混凝土凿除当盾构逐渐靠近洞门时,要在洞门口混凝土上开设10cm大小的观察孔,加强对其变形和土体的观察,并控制好推进时土压值,土压力不宜太高,在盾构切口接进封门时减慢推进速度,尽量掏空仓内的泥土,使正面土压力降低到最低值,以确保混凝土封门被切削拆除的施工安全。另外,为降低盾构正面压力对洞门墙体推力,可适当打开洞门中心释放孔释放应力,使洞前土进入起吊井内以降低盾构集中推力。(5)安装进洞洞口防水装置盾构进洞处即盾构隧道与起吊井的连接处的防水为本工程防水的重要组成部分,因此在洞口连接处须事先安装好防水装置。防水装置严格按设计要求使用材料及工艺加工组装形成,以达到良好的防水效果。盾构进洞防水装置安装示意图在盾构进洞时严格控制同心度是确保装置防水功能的关键,因此进洞前段掘进时即应加强测量控制轴线位置,以便环片拼装成环时与防水装置密贴吻合。并在环片与开挖面的接合空隙处辅以注浆手段以加强接口的防水效果。盾构区间贯通实拍盾构拆卸及吊出4.9.1拆卸和起吊设备大件的吊卸由500T汽车吊机完成,后配套拖车由200吨汽车吊完成。拆卸主要设备如下:500T汽车式吊机一台,200T汽车式吊机一台,50T液压千斤顶两台,以及相应的吊具。4.9.2拆卸顺序盾构机拆卸顺序:(1)拆卸场地风、水、电等工作的准备到位。(2)盾构机械构件部分、液压部分、电气部分标识。(3)盾构机进洞。(4)主机与后配套的分离,拆解液压电气管线。(5)主机拆卸:刀盘→螺旋输送机→盾尾→管片安装机→前体→中体。(6)中体、前体、刀盘、盾尾、螺旋输送机均需由450T汽车吊机和150T汽车吊机配合拆卸、翻转。(7)拆卸井内后配套拖车行走轨道铺设完成后,方可进行后配套的拆卸吊出。(8)后配套的拆卸:连接桥→一号拖车→二号拖车→三号拖车→四号拖车→五号拖车。(9)连接桥拆卸:拆卸时需由150T汽车吊机与450T汽车吊机配合倾斜出井。(10)拖车间拆解管线和连接杆,拖车由电瓶机车牵引至拆卸井,再由450T汽车吊机吊出。(11)主机拆卸:刀盘→螺旋输送机→盾尾→管片安装机→前体→中体。(12)中体、前体、刀盘、盾尾、螺旋输送机均需由450T汽车吊机和150T汽车吊机机配合拆卸、翻转。(13)拆卸井内后配套拖车行走轨道铺设完成后,方可进行后配套的拆卸吊出。(14)后配套的拆卸:连接桥→一号拖车→二号拖车→三号拖车→四号拖车→五号拖车。(15)连接桥拆卸:拆卸时需由150T汽车吊机与450T汽车吊机配合倾斜出井。(16)拖车间拆解管线和连接杆,拖车由电瓶机车牵引至拆卸井,再由450T汽车吊吊出。拆卸顺序示意图施工运输4.10.1洞内水平运输采用43Kg/m钢轨,轨距为762mm。隧道内铺设单线,便于列车编组会车。列车编组示意图洞内水平运输采用重载编组列车进行,始发阶段配置1列,正常掘进阶段配置2列。为满足施工的要求,每列车编组方式如下。每列编组由由25T变频电机车、3节18m3矿车、1节7m3砂浆车和2节管片车组成。4.10.2垂直运输分为渣土垂直运输和施工材料垂直运输。施工材料垂直运输由1台安装在始发井的上方的16t单梁门吊完成,其移动平行于隧道方向,轨排、水管、管片、油脂、泡沫等材料由此门吊进行装卸和垂直起吊。渣土垂直运输由1台40T门吊完成,该门吊沿隧道的方向移动,分别设于始发井上方。4.10.3渣土外运渣土外运前施工单位到天津市公安交通管理局办理工程渣土运输备案手续,渣坑内的渣土集中在夜间外运至经天津市有关部门批准的弃渣点,采用带盖自卸汽车外运渣土。要求自卸汽车密封性良好,避免渣土在运输中洒、漏。施工通风及洞内管线布置4.11.1施工通风采用压入式通风来解决防尘、降温及人员、设备所需要新鲜空气。每区间两条线各配1台轴流风机压入式通风。采用直径φ1000mm拉链式软风管,以保证良好的通风效果。4.11.2管线布置根据盾构施工的特点,在隧道内布置”三管、三线、一走道”,三管即φ100的冷却水管、排污管和φ1000的通风管。三线即10KV高压电缆、36V照明线和43Kg的运输轨线,一走道即人行道。其布置形式(见下图)。管线布置示意图管线布置示意图管片检验与修补4.12.1管片检验与试验(1)混凝土强度试验每班生产至少作2次坍落度试验,强度试验须分三次投料,每次投料需捣实25次;样品应与制品条件完全相同情况下进行养护;施工时每天应制作四组(12块),分别为六小时试验一组,7天试验一组,标养、同条件养护28天各试验一组;正式生产前至少提供2组试验资料。(2)混凝土抗渗试验混凝土抗渗试件应在混凝土浇筑过程现场随机抽取,同一配合比每30环留置一组抗渗试件。(3)三环水平拼装检验每套模具每生产200环做一组三环水平拼装检验。水平拼装的检验标准应符合表3.5-5要求。拼装试验方式如图。预制成型管片允许偏差见表。(4)检漏测试每生产50环随机抽取一块管片进行检漏测试,连续三次达到标准后,改为100环检测一次,再连续三次达到标准后,最终确定检测频次为每200环一次。当一次检测不合格时,恢复为每50环检测一次。(5)抗弯试验在试生产后,抽取一块管片进行抗弯试验,主要检查管片是否达到设计要求的强度。抗弯试验方式如图。三环拼装试验三环拼装试验抗弯试验管片水平拼装检验允许误差表预制成型管片允许偏差(6)检验工具游标卡尺:0～1500mm精度0.05mm、0～500mm精度0.05mm。样规:用于弧弦吻合度检验。水平尺:检验水平情况。尼龙线:Φ1mm,长7m扭曲变形情况检验。所有检测和试验设备均经国家法定的检测机构检验合格,并贴上了合格标识。4.12.2成品修补(1)深度大于2mm,直径大于3mm的气泡、水泡孔和宽度不大于0.2mm的表面干缩裂缝用胶粘液与水按1:1～1:4的比例稀释,再掺进适量的水泥和细砂填补,研磨表面,达到光洁平整。(2)破损深度不大于20mm,宽度不大于10mm,用环氧树脂砂浆修补,再用强力胶水泥砂浆表面填补研磨处理。(3)产品最终检验由质安部派出的质量监督员负责,车间质检员发现产品质量问题向质安部报告。不合格的产品及时标识和隔离。盾构隧道防水施工4.13.1防水原则衬砌防水设计遵循”以防为主,刚柔相济、多道设防,因地制宜、综合治理”的原则。以管片结构自身防水为根本,接缝防水为重点,确保隧道整体防水。4.13.2防水标准盾构法区间隧道防水等级为二级,顶部不允许滴漏,其它不允许漏水,结构表面可有少量湿渍,并满足下列要求:隧道渗水量不超过0.05L/(m2·d),同时总湿渍面积不应大于总防水面积的2/1000,任意100m2隧道内表面上的湿渍不超过3处,单一湿渍的最大面积不大于0.2m2,渗水量不大于0.15L/(m2·d),衬砌接头不允许漏泥砂和滴漏,拱底部分在嵌缝作业后不允许有漏水。漏水量与湿渍量的测定方法:用贮水土坝测一昼夜积聚水的方法,用尺度测量湿渍面积的方法等来推算渗漏量和湿渍面积。防水分类:管片自防水、管片接缝防水、管片外防水、隧道接口防水。4.13.3防水措施(1)管片混凝土结构自防水①管片采用以耐久性好为特点的高性能自防水混凝土,经过外渗剂改性提高混凝土的抗渗性,混凝土管片抗渗等级≥10。衬砌管片的氯离子扩散系数≤3×10-12m2/s(RCM发56天龄期)。如果氯离子扩散系数未达到要求,应在管片外弧面涂刷防腐涂层后在使用。防腐涂层采用环氧聚氨酯涂料(0.5m厚,用量为1.2kg/m2)。②混凝土管片没生产50环应抽查一块做检漏试验,检验方法按设计抗渗压力保持时间不小于2h,渗水深度不超过管片厚度的1/5为合格。若检漏管片中有25%不合格,应按当天生产管片逐块检漏。=3\*GB3③管片在拼装后不允许出现肉眼可见裂缝,在生产、运输、拼装过程中出现的大麻点、大缺角应用聚合物快凝水泥按要求修补。(2)管片接缝防水密封垫防水:①区间隧道衬砌缝由挡水条与弹性橡胶密封垫组成及双道防水。在管片密封垫沟槽内粘贴三元乙丙橡胶弹性密封垫,经过其被压缩挤密来防水。②管片密封垫应满足在设计水压和接缝最大张开值不渗漏的要求,密封垫沟槽的截面积应大于等于密封垫的截面积。当环缝张开量为0mm时,密封垫可完全压入储于密封垫沟槽内。③为确保接缝两侧密封垫接缝宽度,管片环缝错台量不大于10mm,错台率不大于10%。④严格控制弹性密封垫的质量,在施工过程中还应注意以下问题:密封垫、条的安装要制定专门的作业指导书,并要求在施工中必须严格进行;存放管片进行密封垫粘贴的场地应配备防雨、防潮设备,避免密封垫或软木传力衬垫淋雨、受潮而失效或损坏;⑤挡水条沿沟槽兜绕成密闭框形,搭接部位避开转角处,搭接头以斜45度对接,并用胶粘剂固定。挡水条断面尺寸允差:高度允差:+0.5mm;宽度允差:+1.0mm橡胶密封垫断面图嵌缝防水及手孔处理:①盾构进出洞及邻近联络通道25环作环纵缝整环嵌缝,其余嵌缝范围为拱底90°,拱顶环缝嵌缝范围为45°,确保拱底不漏泥砂,拱顶电气机车触网铜缆及道床上的轨道不被水滴侵蚀。本区间隧道采用水膨胀密封胶(挤出型)结合高模量聚氨酯密封胶或水膨胀密封胶(挤出型)加封氯丁胶乳快硬水泥进行嵌缝施工。嵌缝作业流程图见下图。嵌缝作业流程图②手孔封填施工部位、要求,以及所使用的材料均按照图纸设计进行,其施工工艺流程见下图。手孔填充作业流程图节点防水:①螺栓孔防水:采用水膨胀橡胶密封圈作为螺孔密封,加强螺孔防水;②管片角部加强防水:管片角部采用未硫化的丁基橡胶薄片加强防水;③注浆孔防水:采用水膨胀橡胶止水圈,加强注浆孔与管片间密封防水。(3)管片外防水=1\*GB3①采用同步注浆技术及时充填管片与围岩之间的空隙,以达到防水及控制地层沉降的效果。浆液类型、配比应根据现场试验而定。=2\*GB3②根据管片裂缝、接缝渗漏水的情况,还应强化二次注浆。(4)局部渗漏水及其它损坏处理方案隧道衬砌从设计方面采取了防水措施,基本能满足隧道防渗漏水的要求,但也可能有局部渗漏水现象发生。漏水部位一般处理步骤如下:渗漏水调查:渗漏水位置;裂缝与破碎情况;渗漏量大小;变化发展情况;对结构安全的影响等。施工记录的调查:调查材料、配合比、养护情况、试验数据、地质情况和盾构推进记录。根据渗漏水情况和施工记录的调查,结合隧道沉降变形及其影响,分析渗漏水的原因,采取具有针对性措施:①如渗漏水较大、渗漏点较多并集中或裂缝较宽,可采用钻孔注浆(浆液根据渗漏状况选用聚氨脂浆材、水玻璃和水泥浆等),封缝采用工字型加遇水膨胀腻子条加封氯丁胶乳水泥保护层,界面均涂界面处理剂。注意管片打穿时要配相应的橡胶塞密封防注浆孔涌泥。②如裂缝为0.15mm以下潮湿或微渗裂纹,采取涂无机水性高渗密封剂涂刷封闭裂纹。盾构隧道洞门施工洞门结构采用强度为C30、抗渗等级为P10模筑掺合成纤维的抗裂混凝土。根据施工总体进度安排,洞门工程在相应的盾构区间掘进完成后施工。采用人工拆除盾构始发、到达防水装置,安设洞门防水设施,人工绑扎、电焊焊接,人工立设洞门钢模,泵送商品砼灌注洞门砼。4.14.1洞门预埋环的制作与安装(1)洞门预埋环的制作为了在盾构始发和到达时能够安装帘布橡胶板,以保证盾构的安全始发和顺利到达,需要在洞门处安装预埋钢环。预埋件的制作需要注意以下几点:1)根据实际施工情况及时采购材料和制作预埋件,满足工期的要求。2)选择符合设计要求的钢板和其它材料,保证其使用性。3)安排熟练的技术工人进行板材的切割、钻孔和焊接,保证加工质量。4)对钢环进行合理的分块制作,方便运输和在狭小的空间里进行安装。5)制作完成后进行尺寸检查,使之完全满足设计的要求。(2)洞门钢环的安装洞门钢环的预埋与端头墙的钢筋绑扎一起进行,在安装过程中需要注意钢环的位置,以保证盾构的顺利始发和到达。预埋件的安装需要注意以下几点:1)根据结构施作的进度情况,及时运输钢环到施工现场。安装时要做好同其它承包商的协调工作。2)做好测量工作,把误差控制在允许的范围内。3)做好钢环连接筋与端墙主筋的焊接,保证钢环与结构一体。4)焊接完成之后,对钢环进行支撑,防止在浇注混凝土时钢环跑偏。5)混凝土进行浇注之前,封堵预留螺栓孔,为盾构始发和到达时顺利安装帘布橡胶板提供便利。4.14.2洞门结构施工洞门衬砌施工前先要进行洞口压注水泥浆处理、拆除洞口环管片,按设计铺设防水层,安装缓膨型遇水膨胀止水条,绑扎钢筋,确保洞门钢筋与端墙结构连接牢固,立好模后浇筑混凝土。洞门施工完成后,向洞门管片背衬补压浆以提高洞门防水性能。(1)零环管片拆除洞门施工之前,首先对进洞口3环管片进行处理,从衬砌压浆孔内注入双液水泥浆,待其固结后再将洞口临时密封(折页式压板、帘布橡胶板等)拆除干净,利用专用工具进行洞门环的拆除,先拆一块邻接块,然后再自上而下依次拆除。砂浆凿除采用人工手持风镐施工,凿至洞门圈内混凝土表面完全出露,清理干净,进行下道工序施工。(2)洞门防水施作隧道洞门指盾构区间隧道与车站(端头井)的连接部位。区间隧道的洞门处结构复杂,拐角(又称盲区)多,施工缝、变形缝多,是防水工作的难点,也是防水工作的重点。盾构机在进出隧道时,管片缺乏后座顶力,管片间的压力松弛,接缝间隙一般稍大,易渗漏水,因此靠近洞门的盾构区间隧道也是防水的重点,应引起足够的重视。1)盾构进出洞时,用特殊的帘布橡胶圈以及可靠的固定装置,减少漏泥、漏水。2)改进井圈灌浆材料,使之适应变形,并用聚合物混凝土合成纤维混凝土浇捣井圈。3)洞门施工中除采用防水混凝土外,在洞门和区间隧道管片及和车站结构的刚性接头中设置缓膨型遇水膨胀止水条。施工缝处设置特性形式止水条或止水带、密封胶加强抗裂与防水。变形缝处在弹性密封垫表面再加设一道水膨胀止水橡胶条。4)在主体完工后,对全部缝隙进行嵌缝施作,根据施工具体情况,必要时可进行提前预注浆或施工时预埋注浆管进行后注浆。5)现浇洞门的施工要严格按设计的防水要求进行施作。施工时若在洞门处有水渗漏,则应进行导流,布置好导流管后再浇灌混凝土(待混凝土达到一定的强度再注以化学固结剂进行封堵)。6)洞门施工完成后,在拱顶部分经过衬砌压浆孔向洞门管片背衬补充压浆以提高洞门防水性能,压浆完毕后检查防水效果,必要时再次注浆。7)洞门施工采用防水混凝土,竖向、环向施工缝各设置一道缓膨型遇水膨胀止水条,形成洞门防水结构。在主体完工后,进行嵌缝作业,并注入密封剂。(3)绑扎钢筋钢筋在加工车间进行加工,要保证主筋圆弧准确、圆顺;运至工作面进行绑扎、焊接,利用预埋钢环或植筋作为固定钢筋;靠近模板的钢筋要绑上混凝土垫块,以保证混凝土保护层厚度,以免发生漏筋现象。钢筋绑扎、焊接完备后,利用电桥检验钢筋与管片预埋钢板以及洞门钢环是否接通,若不接通必须补焊。(4)立模、浇筑混凝土洞门模板采用按设计图特殊加工的钢模板,确保洞门的尺寸精度,立模前涂脱模剂,确保混凝土表面的光洁、美观。模板、钢筋、止水条等经检查验收达到设计、规范要求后浇筑混凝土,采用商品泵送混凝土,塌落度控制在≤150(5)拆模、养护拆模时间保证1天以上,拆模时注意避免磕碰混凝土边脚。洒水养护,保证14天龄期内混凝土表面湿润。(6)洞门保圆措施1)钢模安装精确定位后,沿径向每36°设一径向支撑杆,以防模板变形;2)端头模板设斜支撑,以防跑模;3)为防止混凝土浇筑时模板上浮,在上部模板焊接支撑,顶部支撑在端墙结构上。(7)洞门施工注意事项1)区间掘进完成后组织洞门施工,洞门施工作业不能影响盾构掘进机正常施工作业。2)洞门结构钢筋与车站预埋件焊接要牢固,保证车站与隧道刚性连接。3)缓膨型遇水膨胀止水条必须粘贴紧密,位置准确。混凝土浇灌施工过程中,不能松动、破坏已粘贴牢固的止水条。4)严格按施工配合比拌制混凝土,严格控制水灰比,混凝土捣固均匀密实,确保混凝土质量达到设计的强度和防水等级。5)洞门施工前必须对洞口进行加固防水检测,确保开洞时不涌水、涌砂现象发生,保证施工安全。6)洞门模板须到专业厂家定做,确保模板质量。7)洞门不得伸出车站内衬端墙。8)严格按设计与规范进行各工序的施工,确保洞门施工质量。联络通道施工以当前天津地铁隧道应用比较广泛的冷冻法进行说明。(1)当盾构推进至联络通道处时,拼装4环特殊衬砌环,在联络通道施工前,采取冷冻法对联络通道周围土体进行加固,然后再隧道内架设临时钢支撑,以确保在洞口打开时及开挖过程中盾构隧道衬砌的安全和受力转换;同时联络通道两侧管片采取拉紧措施。(2)拆除联络通道处部分钢管片,开挖土体,施作初期支护。(3)施工联络通道防水及二衬钢筋混凝土结构。联络通道采用在盾构隧道内开口并进行暗挖矿山法正台阶人工开挖,复合式衬砌。施工步骤是:区间隧道加固→联络通道开口(拆除钢管片,先拆除右线,在开挖支护完成后拆除左线)→联络通道开挖支护→联络通道防水施工→联络通道二次衬砌施工。联络通道和泵房施工安排在盾构贯通后施工。4.15.1冷冻法施工工艺复合冷冻法工艺流程4.15.2冻结法加固措施为避免联络通道施工时对已处于稳定(受力平衡)状态的成型盾构区间隧道造成较大的影响,在施工联络通道前,需对盾构区间隧道进行加固。联络通道由于拱部为粘土层及粉质粘土层,地质条件较差。地面为道路,无施工条件。结合联络通道施工经验,确定采用隧道内水平冻结加固土体后开挖构筑内衬结构的施工方法,即:在隧道内利用水平冻结法加固地层,使联络通道外围土体冻结,形成强度高、封闭性好的冻土帷幕,然后根据”新奥法”的基本原理,在冻土中采用矿山法进行联络通道的开挖构筑施工。(1)预注浆加固后开孔埋设冷冻管先要进行双液注浆,以提高孔口附近土体稳定性,然后再开孔埋设冷冻管。在冻结管跟进钻进中采用强力水平钻机钻杆角度严格按照施工组织设计图进行,确保冻结范围。区间联络通道冷冻加固范围图冷冻法冻结孔布置图1冷冻法冻结孔布置图2施工的冷冻管现场实拍图(2)冻结系统安装选用YSLGF300冷冻机组,在安装系统时尽量缩短冷冻管长度,使冻结能量尽量少损失。在系统安装完成后,先检查冻结管的密封情况,出现渗漏立即补救,检渗完成后,安装保温层,并在上下行线安装冻结板,此时能够进行冻结。(3)冻结注意每天溶液温度变化和气温变化,一般前7天温度下降明显由大气温度降至-20℃。在-20℃度左右会有一段时间温度会小幅波动,这时外侧土体已经开始冻结并慢慢扩散(这时对泄压孔进行观察会发现水压会上下波动,读数一般在0.1MPa左右,在开挖前达到0.3MPa,开挖前必须泄压)。这一阶段7～8天,以后温度每天下降0.5℃～1.5℃,到-30℃左右基本稳定,冻结到第45天后能够进行开挖前准备工作。(4)开挖构筑对于分上下两层的联络通道(上层为通道,下层为集水井),开挖构筑流程:开挖通道—挂网喷射混凝土—防水层布设—通道钢筋混凝土浇筑—开挖集水井－挂网喷射混凝土—防水层布设—